¿Por qué los materiales ricos en litio a base de manganeso y las baterías de estado sólido se convierten en nuevas direcciones?

Los altos precios del cobalto se han vuelto insoportables para las empresas de baterías y la “descobaltización” de las baterías se está convirtiendo en una tendencia.

Recientemente, Panasonic anunció que está desarrollando una batería sin cobalto. Musk también dijo que el uso de cobalto de Tesla se reducirá del 3% actual al 0%. En la actualidad, Model3 ha logrado un gran avance en las materias primas de las baterías, reduciendo en gran medida la proporción de cobalto utilizada. El contenido de cobalto positivo de la batería es solo del 2,8% y actualmente es del 8%.

En vista del precio del cobalto aún alto, las principales medidas de las empresas de materiales son introducir materiales de cátodos con alto contenido de níquel y desarrollar materiales a base de manganeso ricos en litio. La cantidad de cobalto utilizada en estos materiales seguirá disminuyendo, logrando finalmente un nivel bajo de cobalto o nada de cobalto.

El profesor asociado Zhao Shizhen de la Escuela de Posgrado de Shenzhen de la Universidad de Tsinghua dijo una vez que el ternario con alto contenido de níquel no es la única opción, y la base de manganeso rica en litio también debería preocuparse.

Desde el punto de vista del costo, el material de cátodo a base de manganeso rico en litio puede lograr un contenido de cobalto y níquel de solo aproximadamente 1/3 del ternario, e incluso puede estar libre de cobalto, el costo es 20% -40% más bajo que el ternario. materiales el futuro Con la actualización de la tecnología, el precio del manganeso rico en litio se reducirá aún más.

Además de reducir la dependencia del cobalto y el níquel, las baterías de manganeso ricas en litio también tienen la ventaja de una alta densidad de energía, la capacidad específica de descarga teórica puede alcanzar más de 400 mAh / g, la energía específica de la batería puede alcanzar más de 400 Wh / kg.

El Plan de acción para promover el desarrollo de la industria de baterías de energía automotriz propone que para 2020, la energía específica de la nueva celda de batería de iones de litio supere los 300 wh / Kg, y para 2025, la energía específica de la celda de batería de energía del nuevo sistema debería alcanzar 500 wh / Kg. Para lograr este objetivo, es inevitable desarrollar materiales de cátodos nuevos, más eficientes y que ahorren energía para superar y reemplazar los materiales de cátodos existentes.

En la actualidad, el consenso nacional es que 300 wh / kg se obtienen mediante un electrodo positivo ternario con alto contenido de níquel y un electrodo negativo de silicio-carbono en un futuro próximo; a mediano plazo (2025) se basa en un electrodo negativo de Si-C de alta capacidad / basado en manganeso rico en litio para obtener monómero de 400 wh / kg; Se trata de desarrollar baterías de litio-azufre y litio-aire para lograr una energía específica de monómero de 500 wh / kg.

Los materiales ricos en litio a base de manganeso se consideran ideales para una nueva generación de materiales de cátodos de baterías de litio que logran una alta densidad de energía y un largo alcance de crucero. En la actualidad, las principales empresas de materiales de cátodos y de baterías de energía están realizando investigación y desarrollo de materiales ricos en litio a base de manganeso, incluidas muchas empresas como Dangsheng Technology, Jiangte Motor, AVIC Lithium Battery, Thornton New Energy y Penghui Energy. Reserva tecnológica de material catódico a base de litio y manganeso.

Dangsheng Technology dijo que el material de cátodo a base de manganeso rico en litio tiene las ventajas de alta capacidad específica y bajo costo, pero también necesita buscar avances técnicos para resolver la capacidad del proceso de ciclo y la atenuación de voltaje.

En términos de avances tecnológicos, el Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China mejoró la caída de voltaje del ciclo de electrodos positivos basados en manganeso rico en litio, alcanzando el objetivo de reducir la atenuación de voltaje a menos del 2% después de 100 semanas, y hizo un progreso significativo. El equipo de la Universidad de Pekín desarrolló por primera vez un electrodo positivo a base de manganeso rico en litio con una capacidad específica de 400 mAh / g que puede alcanzar el objetivo de 400 Wh / kg.

Después de ocho años de investigación y desarrollo, la batería a base de manganeso rica en litio ya está lista para la industrialización. Es la única empresa de la industria que produce baterías de manganeso ricas en litio. El 28 de mayo, la potente batería de litio y manganeso Yanyou pasó la fuerte inspección nacional. En la actualidad, ha estabilizado la producción de batería de 200-220Wh / kg. Se espera que la densidad energética de producción en 2018 alcance los 260Wh / kg. Sus productos se utilizan principalmente en el campo de los turismos de alta gama. La capacidad de producción planificada de la batería de energía de manganeso rica en litio Yiyou Power es de aproximadamente 250 millones a 300 millones de vatios-hora.

Chen Guangsen, gerente general de Yanyou Power, dijo que las baterías de energía de manganeso ricas en litio combinan las ventajas del manganato de litio, el fosfato de hierro y litio ternario. Se espera que la batería de manganeso rica en litio se convierta en uno de los productos principales en los próximos dos o tres años.

Sin embargo, aunque la base de manganeso rica en litio ha avanzado algo, todavía queda un largo camino por recorrer desde la industrialización. Ouyang Minggao, académico de la Academia de Ciencias de China y vicepresidente ejecutivo de China Electric Vehicles 100, dijo que las bases de manganeso ricas en litio deben continuar profundizando la investigación básica. El tiempo de industrialización actual es alrededor de 2025.

En la actualidad, la aplicación completa del electrodo positivo a base de manganeso rico en litio tiene los problemas técnicos de reducir la primera pérdida de capacidad irreversible, mejorar el rendimiento de la tasa y el ciclo de vida, y suprimir la caída de voltaje del proceso del ciclo. Además, la batería actual a base de manganeso rica en litio todavía tiene un problema de vida corta y todavía es difícil cumplir con el vehículo.

Los materiales ricos en litio a base de manganeso y las baterías de estado sólido se consideran el pilar de la tecnología convencional para las baterías de próxima generación. En el contexto de las tendencias de alta densidad energética y el aumento de los precios del cobalto, las empresas han agregado más recursos a la próxima generación de tecnología, y la ruta técnica es una cuestión de vida o muerte. Entonces, ¿quién es la corriente principal del desarrollo de baterías de litio en el futuro?

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